JPH0649311B2

JPH0649311B2 - 射出成形方法とその方法を実施する電動機駆動射出成形機

Info

Publication number: JPH0649311B2
Application number: JP63170152A
Authority: JP
Inventors: 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Innovex Co Ltd
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JPH0220317A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はサーボモータ駆動方式の射出成形方法とその方
法を実施する射出成形機の改良に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来の射出成形機は第６図に示すように、加熱筒（2
3′）を往復運動させて射出成形するための射出用サー
ボモータ（71′）とスクリュー（22′）を回転させるた
めのスクリュー回転用サーボモータ（72′）の２個が設
置されていて、加熱筒（23′）の先端部への溶融樹脂の
搬送、充填は前記スクリュー回転用サーボモータ（7
2′）の駆動によって行い、溶融樹脂のチャージが完了
した処で射出用サーボモータ（71′）を作動させて加熱
筒（23′）の先端から溶融樹脂を金型キャビティ（図示
せず）に射出するという方法を採用していた。この場
合、単にスクリュー（22′）を回転させて加熱筒（2
3′）の先端側に溶融樹脂を搬送して行き、溶融樹脂が
先端部に設定さた量だけチャージされたところでスクリ
ュー（22′）を前進させ、溶融樹脂を射出するのであ
る。従って、溶融樹脂のチャージ作業時にはスクリュー
（22′）の回転による混練だけであるため充分な混練度
を達成するためには加熱筒（23′）を長くとらねばなら
ないという欠点があった。加えてスクリュー（22′）の
回転チャージ用と往復駆動による射出用とに別々のサー
ボモータ（71′）（72′）を使用しなければならなかっ
たので、その制御装置も含めてコスト、取付場所などの
上で相当な負担があるという欠点があった。

〔本発明の目的〕

本発明は、上記の問題点に対してなされたもので、その
目的とするところは混練度を高く取る事が出来て加熱筒
を短くする事が出来、しかもチャージと射出を１個のサ
ーボモータで済ます事の出来る射出成形方法とその方法
を実施する電動機駆動射出成形機を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記問題点を解決するために、第１項では、加熱筒(23)内に収納された射出成形用スクリュー(22)
を正転時に前進させ、逆転時に後退させるという往復運
動を１つのサーボモータにて行わせると共に、スクリュ
ー前進時のサーボモータの回転速度に脈動を与え、加熱
筒(23)の先端部に溶融樹脂をチャージし、然る後、当該樹脂を加熱筒(23)の先端部から射出す
る。

；という技術的手段を採用しており、第２項では、加熱筒(23)内に収納された射出成形用スクリュー(22)
を正転時に後退させ、逆転時に前進させるという往復運
動を１つのサーボモータにて行わせると共に、スクリュ
ー前進時のサーボモータの回転速度に脈動を与え、加熱
筒(23)の先端部に溶融樹脂をチャージし、然る後、当該樹脂を加熱筒(23)の先端部から射出す
る。

；という技術的手段を採用しており、第３項では、第１項又は第２項の射出成形方法において、スクリュ
ー(22)の前進停止位置を往復運動の都度、順次後方にず
らして行く。

；という技術的手段を採用しており、第４項では、この方法を利用して、電動機駆動射出成形機を、樹脂充填用スクリュー(22)と、樹脂充填用スクリュー(22)の後端から後方に突出した
連結軸(33)と、連結軸(30)に回動自在に外挿され、連結軸(30)と共に
前後に往復運動する往復運動用駆動ねじ筒(15)と、 ′サーボモータ(7)と、ハウジング（Ａ）内に回動自在に配設され、往復運動
用駆動ねじ筒(15)に螺合してサーボモータ(7)の回転を
伝達する往復運動用駆動ナット(11)と、連結軸(30)の後端に設けられたスクリュー回動用ねじ
(33)と、スクリュー回動用ねじ(33)に螺合し、ハウジング
（Ａ）に取着された静止ナット(35)とで構成する。

；という技術的手段を採用している。

〔作用〕モータ(7)を作動させると往復運動駆動ナット(11)を
介して往復運動用駆動ねじ筒(15)に前進運動が伝達さ
れ、スクリュー(22)を前進させる。

この時、第１項の場合前進動作と共にスクリュー回動
用ねじ(33)は静止ナット(35)によって正転させられ、加
熱筒(23)内の樹脂は混練されながら前方に送られる。
（第２項の場合は逆にスクリュー(22)は逆転する。）続いて、モータ(7)が逆転すると、第１項の場合スク
リュー(22)は逆転しつつ後退するが、この時加熱筒(23)
の内面の摩耗係数とスクリュー(22)の外周面の摩耗係数
の相違によって加熱筒(23)内の樹脂はほとんど前方に残
留したままとなり、スクリュー(22)だけが戻る事とな
る。（第２項の場合は逆にスクリュー(22)が逆転する事
になる。）続いてモータ(7)を再び正転させてスクリュー(22)を
前進且つ正転させて樹脂を再び混練しつつ前方に送り出
す。

このようなスクリュー(22)の往復運動を繰り返す事に
よって加熱筒(23)の先端部に樹脂をチャージして行く。

このような射出成形方法において、スクリュー(22)の
前進停止位置を往復運動の都度、順次後方にずらして行
き、加熱筒(23)の先端部へ溶融樹脂脂を設定量だけチャ
ージする操作がより混練も高く且つ迅速に行われるもの
であり、又、この場合にスクリュー(22)の前進時にスクリュー
(22)に脈動を与える事によって、樹脂の混練度をより高
める事が出来るものである。

〔実施例〕

本発明の実施例と共に説明する。

射出成形機の基台(1)上に固着されたブラケット(2)
(2)′に支承された４本の支持バー(3)にヘッドストック
(4)及びギヤボックス本体(5)のボス部(5a)が前後摺動自
在に取付られて、射出装置の基体となっている。(6)は
ギヤボックス本体(5)の蓋体であり、ハウジング（Ａ）
はこれらギヤボックス本体(5)、蓋体(6)などで構成され
ている。

本発明に使用するモータ(7)は、例えばサーボモータで
あり、以下モータ(7)をサーボモータとして説明する。
実施例に示すサーボモータ(7)は軸が水平になるよう
に、ギヤボックス本体(5)に固着されており、サーボモ
ータの軸端(7a)には固着具(9)によって主動ギヤ(8)が固
着され、主動ギヤ(8)に螺合する従動ギヤ(10)は往復運
動用駆動ナット(11)に固着具(12)によって固着されてい
る。従って、サーボモータ(7)が回転すると、その回転
は従動ギヤ(10)を介して往復運動用駆動ナット(11)に伝
達され、往復運動用駆動ナット(11)の正・逆回転により
往復運動用駆動ねじ筒(15)が前進、後退するようになっ
ている。

本実施例の第１項ではサーボモータ(7)が正転すると
き、往復運動用駆動ねじ筒(15)が前進するように設定し
てあり、第２項では逆にサーボモータ(7)が正転する
時、ねじ筒(15)が後退するようになっており、樹脂の種
類その他各種の条件に合わせて適宜の方法が採用され
る。

上記往復運動用駆動ねじ筒(15)は受け板(16)、圧力セン
サー(17)（例えばロードセルなど）を介して、ベアリン
グケース(18)にボルトで固着さている。ベアリングケー
ス(18)内には駆動軸(19)がラジアルベアリング(20)、ス
ラストベアリンク(21)によって支承されている。従って
往復運動用駆動ねじ筒(15)の前後進往復運動が駆動軸(1
9)に伝達される。

駆動軸(19)の前側凹部には、スクリュー(22)の後端部が
挿入され、キー(29)、当て板(29a)によって固定されて
おり、スクリュー(22)に駆動軸(19)の前後進運動が伝達
される。

スクリュー(22)を内蔵した加熱筒(23)は、シリンダフラ
ンジ(23a)、断熱材(26)を介して、ヘッドストック(4)の
水平貫通孔の前面から挿通され、その後端(23b)を固定
ナット(27)で螺合締付けすることによりヘッドストック
(4)に固着されている。

ヘッドストック(4)の垂直孔(4a)の上部にはホッパ(28)
が設置してあり、ホッパ(28)内のプラスチック原料は、
加熱筒(23)に巻装したヒーター（図示せず）によって加
熱され、スクリュー(22)によって混練されながら前方へ
移送される。また加熱筒(23)の前部にはノズル(24)が螺
合され、加熱筒(23)の先端部である該ノズル(24)の出口
孔部にはスクリュー(22)を介して射出室(24a)に送りこ
まれた樹脂が、室外に溢出しないようにノズルチェック
装置（図示せず）が設けてある。

一方、駆動軸(19)の後側凹部には、連結軸(30)の前端が
挿入され、キー(31)によって固着されている。該連結軸
(30)は往復運動用駆動ねじ筒(15)の中空部(15a)を貫通
して、ラジアルベアリング(32a)及びニードルベアリン
グ(32b)で支承され、更に後方に延びている。すなわち
連結軸(30)は駆動軸(19)と一体になった後方延長部材と
して、往復運動用駆動ねじ筒(15)と一体に前後進往復運
動を行い、且つ往復運動用駆動ねじ筒(15)とは独立に回
転運動を行うことができるようになっている。

該連結軸(30)に回転運動を行わせる駆動源となるのは、
該連結軸と一体に後方に延長している軸端部(30a)に外
挿され、固着具(34)で固着されたスクリュー回動用ねじ
(33)と、ハウジング（Ａ）内挿固着された静止ナット(3
5)との螺合による。

次に制御装置について説明する。制御装置（図示せず）
はマイクロコンピュータを内蔵した計算制御方式のもの
で、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリー（ＲＡＭ）
及び（ＲＯＭ）、入力装置（Ｉ）、出力装置（Ｏ）、設
定用キーボード（ＫＢ）から成り、入力センサーとし
て、スクリュー先端の位置を測定する位置センサー、射
出室内のプラスチック溶融樹脂の内圧を測定する圧力セ
ンサー(17)からの信号が入力インターフェースに入力さ
れる。一方出力インターフェースからはサーボモータ
(7)に正転、逆転の指令を出す。スクリュー先端の位置
センサーはサーボモータ(7)に付帯して、その回転の原
点（スクリュー後退限位置に相当する。）を発信する、
例えばエンコーダ(7b)のようなものでよい。

以上のように構成された本実施例の第１項の作用を説明
する。

サーボモータが(7)正転すると、主動ギヤ(8)、従動ギ
ヤ(10)を介して、往復運動用駆動ナット(11)が正転し、
往復運動用駆動ねじ筒(15)が前進する。

この往復運動用駆動ねじ筒(15)の前進は駆動軸(19)を介
してスクリュー(22)を前進させる。

駆動軸(19)が前進すると連結軸(30)を介してスクリュ
ー回動用ねじ(33)も前進する。該スクリュー回動用ねじ
(33)と静止ナット(35)との螺合により、スクリュー回動
用ねじ(33)は回転しながら前進することとなる。従って
スクリュー(22)も回転しながら前進する。スクリュー(2
2)が前進するとき、プラスチック原料をノズル(24)の方
に送りこむ方向にスクリュー(22)が正回転できるよう
に、静止ナット(35)とスクリュー回動用ねじ(33)の螺合
関係を選定しておく。

このようにしてプラスチック原料を混練しつつ先方に
送り出した後、サーボモータ(7)が逆転し、往復運動用
駆動ナット(11)を逆転させ、往復運動用駆動ねじ筒(15)
を後退させる。すると往復運動用駆動ねじ筒(15)の後退
とともに駆動軸(19)、スクリュー(22)も後退する。一
方、連結軸(30)を介してスクリュー回動用ねじ(33)も後
退し、該スクリュー回動用ねじ(33)と静止ナット(33)と
の螺合により、スクリュー(22)は逆転しながら後退す
る。

以上のようにして、本発明では１個のサーボモータ
(7)の正転，逆転によって、スクリュー(22)が前進する
とともに、プラスチック原料をノズル(24)の方に送りこ
む方向に正回転したり、スクリューが後退するととも
に、逆回転することができる。尚、第２項の場合は第１
項の逆でサーボモータ(7)が正転した時、スクリュー(2
2)は後退する事になり、逆転する時に前進する事にな
る。

第５図によって第１項のスクリュー(22)が前進後退を
繰り返しながらプラスチック原料をチャージする制御作
用を説明する。最初、後退限の原点にあったスクリュー
(22)は、サーボモータ(7)の正転によりプラスチック原
料をノズル(24)の方向に送りこむ方向に正回転しながら
前進し、プラスチック原料を加熱，混練しつつノズル側
の射出室(24a)に送りこむチャージ動作を行う。射出室
(24a)の内圧をロードセルなどの圧力センサー(17)で測
定しながら、設定圧力まで達したらスクリュー(22)は逆
回転となり後退する。この時、加熱筒(23)の内周面の摩
耗係数とスクリュー(22)の摩耗係数が相違するために樹
脂はスクリュー(22)と共に戻らず、前方位置に留まる。
スクリュー(22)が後退限に達すると、再びスクリュー(2
2)は正回転となり前進する。この前進後退動作を繰返し
で行い、前進チャージ中に射出室(24a)の内の樹脂圧が
設定値まで達し、且つスクリュー先端一が所定のチャー
ジ量を示す位置(S)に達したら、上記の繰返しチャージ
を停止する。このような１個のサーボモータ(7)による
繰返しチャージが本発明装置の第１項の特長である。そ
して、チャージ完了後スクリュー(22)を正回転させつつ
大きく前進させ、樹脂の射出を行う。

又、本発明方法では前述のように１個のサーボモータ
(7)を利用してスクリュー(22)を正，逆回転且つ前後往
復運動をさせて、樹脂を次第に射出室にチャージして行
うのであるが、この時スクリュー(22)の圧力を往復運動
の都度検出して所定圧力に達した処で停止させ、前進停
止位置を順次後方にずらして行き、樹脂の充填を円滑に
行わせる事やスクリュー(22)の前進時にスクリュー(22)
の前進に脈動を与える事によって樹脂の混練度や搬送促
進を行う事が特徴的である。これを第４図の時間的プロ
グラムで表す。

第４図においてサーボモータ(7)が正転する時、即ち、
スクリュー(22)が前進するときは、サーボモータ(7)の
正転速度に脈動を与え、サーボモータ(7)が逆転する
時、即ちスクリュー(22)が後退するときは、サーボモー
タ(7)の逆転速度には一様とするのである。

今、スクリュー(22)が前進するとき、プラスチック原
料をノズルの方に送りこむ方向に正回転しながら上記の
サーボモータ(7)の脈動正転によって、スクリュー(22)
も脈動している。プラスチック原料はスクリュー(22)の
表面と加熱筒(23)の内面との間にそれぞれ摩擦係数
μ₁，μ₂があり、通常スクリュー(22)表面の仕上げを良
くしてμ₁＜μ₂の関係にすることによって、加熱ととも
に樹脂を前方に移送する事が出来るのであり、逆転時に
は樹脂は前方搬送位置に溜まってスクリュー(22)のみが
逆転後退するのである。

本発明ではスクリュー(22)の前進とともに脈動正回転さ
せるのでμ₁は著しく小となり、更に効率よくプラスチ
ック原料をノズル(24)の方に移送してチャージ操作が行
われるのである。しかも射出室(24a)の樹脂圧が設定値
に達したときにチャージ完了となるように制御している
ので、射出室(24a)に溜まった原料樹脂はいつも均一な
性状であり、成形品の安定化につながる。

このようにしてチャージしながら、キャビティ内に射
出された樹脂の冷却、型開、成形品のエジェクト、次サ
イクルの型締が行われた後、チャージ完了さた溶融樹脂
はスクリュー(22)の前進によってキャビティ内に射出さ
れる。このときもスクリュー(22)は正回転しながら射出
を行う。

尚、第２項では前述のように第１項の場合と回転方向が
逆になるようにしたものである。

〔発明の効果〕

本発明は、叙上のように第１項において、加熱筒内に収
納された射出成形用スクリューを正転時に前進させ、逆
転時に後退させるという往復運動を行わせて加熱筒の先
端部に溶融樹脂を充填し、然る後当該樹脂を射出するの
で樹脂の充填作業においてスクリューの前後往復運動が
新たに加わり、その結果、樹脂の混練度合が従来に増し
て高まり、射出成形品の品質向上につながると同時に混
練度合が高まるので、それだけＬ／ｄの小さい加熱筒で
送るという利点があり、又、第２項において、加熱筒内
に収納された射出成形用スクリューを正転時に後退さ
せ、逆転時に前進させるという往復運動を行わせて加熱
筒の先端部に溶融樹脂をチャージし、然る後当該樹脂を
射出するので、溶融樹脂全体をスクリューにて前方に搬
送しようとする時にスクリューの回転は樹脂を後方に引
き戻そうとする方向に作用し、逆にスクリューの後退に
より樹脂全体を後方に引き戻そうとする時にスクリュー
の回転は樹脂を前方に搬送しようとする方向に働くた
め、樹脂に強い混練が加えられ、それだけ加熱筒を短く
出来るものである。

第３項においてスクリューの前進停止位置を往復運動の
都度順次後方にずらして行くために混練された樹脂が間
欠的に加熱筒の先端部に供給され、このシリンダの動き
によって先に供給された樹脂と後から供給された樹脂と
が先端部内で混ぜ合わされた事になり、射出時には先端
部内の樹脂は十分混練された状態となっており、この点
でも成形品の品質向上に役立つものである。又、第４項
ではスクリューの前進時にスクリューの前進に脈動を与
えるので、あたかもバイブレーション的効果を発揮して
加熱溶融する時の円滑な前進が図られるという利点があ
る。

このように原料プラスチックは、脈動回転するスクリュ
ーによって前方へ移送され、且つ射出室に溶融樹脂がチ
ャージされると、スクリューの後退、再び大きく脈動回
転前進して溶融樹脂を射出するものであり、このような
シリンダの前後往復運動による繰返しチャージを行うの
で、本発明では従来のインラインスクリュー機より混練
効果が遥かに強く、その結果、Ｌ／ｄの小さい加熱筒で
よいために樹脂の熱履歴が小さくなり、成形品の品質が
向上するという利点がある。更に、第５項に記載された
ように本発明に係る電動機駆動射出成形機は、樹脂充填
スクリューと、樹脂充填用スクリューの後端から後方に
突出した連結軸と、連結軸に回動自在に外挿され、連結
軸と共に前後に往復運動する往復運動用駆動ねじ筒と、
ハウジンク内に回動自在に配設され、往復運動用駆動ね
じ筒に螺合してモータの回転を伝達する往復運動用駆動
ナット、連結軸の後端に設けられたスクリュー回動用ね
じとスクリュー回動用ねじに螺合し、ハウジング取着さ
れた静止ナットとで構成されているので、サーボモータ
が１個だけでチャージ、射出の両操作が行え、コスト、
取付場所などで前向きの解決がなされ、電動機駆動方式
射出成形機の長所が加重されるという利点がある。

【図面の簡単な説明】第１図……本発明の射出装置の概要を示す正面図第２図……本発明の射出装置の一実施例の断面図第３図……本発明のスクリュー部の詳細断面図第４図……本発明におけるサーボモータにおける回転数
対時間特性を示すグラフ第５図……本発明のスクリュー前進位置対時間特性を示
すグラフ第６図……従来の電動機駆動射出成形機の腰部断面図で
ある。（Ａ）……ハウジング、(1)……基台、 (2)……ブラケット、(3)……支持バー、 (4)……ヘッドストック、(4a)……原料落口、 (5)……ギヤボックス、(5a)……ブラケット、 (6)……蓋体、(7)(71)(72)……モータ、 (7a)……モータ軸、(7b)……エンコーダ、 (8)……主動ギヤ、(9)……固着具、 (10)……従動ギヤ、(11)……往復運動用駆動ナット、 (12)……固着具、(13)……ラジアルベアリング、 (14)……スラストベアリング、(15)……往復運動用駆動
ねじ筒、 (15a)……中空部、(16)……受け板、 (17)……ロードセル、(18)……ベアリングケース、 (19)……駆動軸、(20)……ラジアルベアリング、 (21)……スラストベアリング、(22)……スクリュー、 (23)……加熱筒、(23a)……シリンダフランジ、 (24)……ノズル、(24a)……射出室、 (26)……断熱材、(27)……加熱シリンダ固定ナット、 (28)……ホッパ、(29)……キー、 (30)……連結軸、(30a)……軸端、 (31)……キー、(32a)……ラジアルベアリング、 (32b)……ニードルベアリング、(33)……スクリュー回
動用ねじ、 (34)……固着具、(35)……静止ナット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱筒内に収納された射出成形用スクリュ
ーに回動運動を往復運動に変換する往復運動用駆動手段
を備えると共に、スクリューがその往復運動に応じて正
・逆回転するようにスクリュー後端部にスクリュー回動
用手段を設け、サーボモータの回転を上記往復運動用駆
動手段を介してスクリューに往復動を伝達することによ
り、スクリューを正転時に前進させ、逆転時に後退させ
るという往復運動とスクリュー回転運動とを１つのサー
ボモータにて行わせると共に、スクリュー前進時のサー
ボモータの回転速度に脈動を与え、加熱筒の先端部に溶
融樹脂をチャージし、然る後、当該樹脂を射出すること
を特徴とする射出成形方法。
【請求項２】加熱筒内に収納された射出成形用スクリュ
ーに回動運動を往復運動に変換する往復運動用駆動手段
を備えると共に、スクリューがその往復運動に応じて逆
・正回転するようにスクリュー後端部にスクリュー回動
用手段を設け、サーボモータの回転を上記往復運動用駆
動手段を介してスクリューに往復動を伝達することによ
り、スクリューを正転時に後退させ、逆転時に前進させ
るという往復運動とスクリュー回転運動とを１つのサー
ボモータにて行わせると共に、スクリュー前進時のサー
ボモータの回転速度に脈動を与え、加熱筒の先端部に溶
融樹脂をチャージし、然る後、当該樹脂を射出すること
を特徴とする射出成形方法。
【請求項３】第１項又は第２項の射出成形方法におい
て、スクリューの前進停止位置を往復運動の都度順次後
方にずらして行く事を特徴とする射出成形方法。
【請求項４】樹脂充填用スクリューと、樹脂充填用スク
リューの後端から後方に突出した連結軸と、連結軸に回
転自在に外挿され、連結軸と共に前後に往復駆動する往
復運動用駆動ねじ筒と、サーボモータと、ハウジング内
に回動自在に配設され、往復運動用駆動ねじ筒に螺合し
てサーボモータの回転を伝達する往復運動用駆動ナット
と、連結軸の後端に設けられたスクリュー回動用ねじ
と、スクリュー回動用ねじに螺合し、ハウジングに取着
された静止ナットと、スクリューの前進時にサーボモー
タに脈動回転を生じさせる制御装置とで構成された事を
特徴とする電動機駆動射出成形機。